交流电动机电气传动的控制方案

程磊

摘 要：随着我国经济的快速发展，各方领域都得到了显著的提升，尤其是电力电气技术水平在不断提升，对于交流电动机的电气传动控制提出了更高的要求，必须要提高交流电动机电气传动的效率。本文就是通过对交流电动机电气传动的控制器和变频器的阐述，对相关的传动控制方案进行研究，并提出相关的建议。

关键词：交流电动机；电气传动；控制方案

中图分类号：TF748 文献标识码：A

我国的科学技术在不断地发展，集成电路已经成为电力发展的一大主流，电子科学技术获得了快速的发展，在这样的情况下，交流电动机电气传动的控制也逐渐被人们所重视，航空航天工业机器人的研究也离不开交流电动机电气传动控制。本文主要是从控制器、变频器和相关的电气传动系统几个方面来对交流电动机电气传动的控制方案进行详细的研究，从而提高电气传动的效率。

一、变频器

交流电动机变频器主要有两种，一种是电流型逆变器，另外一种是电压型逆变器，这两种变频器在交流电动机中是经常被使用的，这主要是由于VSI结构是有着一定的简便性特征的，在使用的过程中，是不需要任何主电路来对其进行控制的，这两种变频器数适合使用在改变转向或者是频繁加速的系统中，有着良好的稳定性，可以在高性能的装置中使用，因此人们会选择VSI，如果具有一定的再生能力，才能够考虑使用CSI，但是在一般的情况下，有许多的商业和工业都会使用VSI， VSI的使用频率较高。

电压型变频器在使用的过程中，主要是利用直流电压来进行固定的，并且使用合适的脉冲宽度来对整个逆变器进行控制，并且使用开关对脉冲宽度进行切换，根据实际的使用情况，可使用方案较多，需要根据工业以及商业的实际需要来进行调整，还要综合考虑软件技术和控制手段。

在使用 PWM控制手段的过程中，必须要最大限度地减少高次谐波所产生的损失，这一控制手段可以使高次谐波降到最低，也能够最大限度地降低噪声，这样就能够使交流电动机的转距脉动达到最小，从而提高有效电压的利用效率。

在工业生产的过程中，电压型异变器被广泛的使用，主要的控制方法是利用脉冲模型法来对交流电动机的各个相位进行分析，获得相位的准确电压数据，还要根据每一个模型的贮存记忆和记忆器件的相关数据来对逆变器进行科学的控制，但是这种方式也存在着一定的缺陷，频率精度和电压精度都是有限的。PWM法中有代表性的一种方法是正弦波近似三角波比较法，为了能够使三相电压指令值和输出电压是相当的，就可以使用三角波的大小指来对相关的电压进行比较，从而确定开关的切换点。输出的电压波形在一周之内的指令值与平均值是成一定比例的，在这一过程中也能够获得需要送入电动机的电压，与此同时，还要对三角波的频率进行调节，这一频率需要根据实际的情况进行上下幅度的波动。如果是高性能的电动传动机，这种电动传动机的感应性能好，那么在控制的过程中，必须要做好检测、控制策略和瞬态性能的控制硬件的确定。

二、控制器

交流电动机电气传动系统在运行的过程中，相关的工作人员可以利用转速闭环控制方法来对传动系统进行控制，这种控制方法使用比较普遍，为了能够对电磁转矩进行进一步的控制，对电动机的电磁进行科学的使用，可以利用电流的作用力，从而形成较大的电磁转矩之后，可以加快系统的流程，在这一过程中工作人员就可以对转矩进行进一步的控制，真正的做到矢量和转矩的解耦控制，这种解耦控制可以对交流电动机电气的传动起到主导性的作用。首先，要在基速以下使磁链保持恒定，之后就可以对定子电流或者是电枢电流的转距分量进行控制，从而实现控制转距的目的。其次，要在基速以上使用弱磁控制方法，并且引入除法环节，这样就能够对电机内部的乘法效用进行消除，从而真正的实现磁链和转矩的解耦控制。最后，要根据转距模型来对动态的转矩值进行推算，利用转矩闭环控制法或者是定子磁链的幅值对转矩进行控制。

三、感应电动机的微机直接转矩控制系统

（一）高性能变速传动通用控制器

高性能变速传动通用控制器的主要控制原理是利用速度误差在达到了控制器的一定标准的时候，就可以获得与电动机的预期值成呈相关比例的一个值进行相应的输出，由于电流磁通和转矩之间呈现出正相关的关系，因此转距所拥有的参数值和磁通进行比较，就能够获得传动系统的电流参考值，如果速度没有达到额定值，那么磁通就会处在一种恒定的状态，在这样的情况下，电流就会达到人们的预计值，在此基础上，这一电流的数值就能够像电流控制的一环进行输送，这种控制方式主要是利用多环路控制方法进行的，在这一控制过程中还要嵌套反馈环，相对于其他的外环来说，反馈环的速度必须要比其他外环大。

（二）感应电动机的微机直接转距控制系统

由于逆变器所组成的电动机的电源模式并不是纯正弦，在这样的情况下，相关的工作人员在调速的时候，就不能够充分的保证气隙磁通是恒定的，因此必须要使用相关的理论来跟踪主磁通，确保主磁通道速度是恒定的。除此之外，平滑圆周相似于多边形，因此多边形角越多较多，那么就会越来越接近圆形。

工作人员可以利用平滑圆周来对电机进行微机控制，可以使用等十二边形，还要保证有6个空间磁通的矢量的方向和相关的矢量方向是相同的，其他的传送方向和矢量方向是有着一定的差异性的，因此必须要对空间非零电压的矢量按照顺序进行编制，不能够打破相关的顺序，否则实磁通矢量就无法确定，不能够跟随时实磁通矢量。对感应电动机的微机转矩系统进行控制，主要的目的就是为了对圆周的弧进行确定，目前所使用的对应方案，主要是保证主磁通矢量能够有着适当的轨迹，而且矢量中心要与这些轨迹保持对称，这样才能够充分保证主磁通的幅值能够达到额定值的相应范围，充分保证整个感应电动机的微机直接转矩控制系统能够被正常的使用。

这一系统由16位PC机、接口电路和外围电路构成。所有电压、电流和磁通都由瞬时空间矢量表示，而且每一瞬时空间矢量都分解为D轴变量和Q轴变量。该系统不需要电压传感器，其电动机的端电压Vd，Vq可以由非零空间电压矢量V，（Sa，Sb，Sc）推导出来，该计算值可存放在表中，一旦选定了1个非零空间电压矢量，控制程序就访问该表。在控制程序中，需编制三张表：空间非零电压矢量表；V1（Sa，Sb，Sc）的时宽表，Vd，Vq值表。这三张表均与V1（Sa，Sb，Sc）有关，但字节数不同，因而不同的表需设置不同的计算器。

结论

本文例举了几种类型的交流电动机电气传动所制定的控制方案，并且做出了详细分析，这些控制方案都能够从不同方面呈现出电气传动的一些特诊。因为IGBT、IIGCT等功能良好的功率器件的大量涌出，从而使变频主电路呈现出多样化的特点，并且致使控制电路不断的进步。

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